Termoquímica computacional: en la búsqueda de la precisión química

Computational thermochemistry: searching chemical accuracy

Introducción: la termoquímica computacional es un campo de gran interés por sus diversas aplicaciones en diferentes campos de la química. En la actualidad, con el avance en el desarrollo de los supercomputadores se pueden emplear diversas metodologías que emplean cálculos de estructura electrónica para estimar valores termodinámicos con errores ~ 1,0 kcal/mol en comparación con los datos experi-mentales. Metodología: en este artículo se describen brevemente los principales métodos compuestos empleados en la termoquímica computacional como la serie de Petersson, los métodos Weizmann, el modelo HEAT y con especial énfasis en las teorías Gaussian-n. Aplicaciones: diversas aplicaciones de la termoquímica computacional se presentan en este trabajo tales como el estudio de la reactividad y las estabilidades de nuevos derivados de compuestos químicos con potencialidades como fármacos, estudios de contaminantes en la química de la atmosfera donde se estiman valores importantes de entalpias de formación sobre compuestos derivados del gas de efecto invernadero SF6, estudios de compuestos derivados del petróleo de potencial importancia como nuevos combustibles y el desarrollo de explosivos con estimaciones energéticas de las entalpias de disociación de enlace y de combustión de nuevos compuestos orgánicos. Conclusiones: la termoquímica computacional es una herramienta actual para resolver problemas de la química donde la experi-mentación es difícil y con un alto costo económico. Se espera en un futuro que esta área desarrolle nuevos métodos y códigos computacionales que permitan estudiar sistemas moleculares de gran tamaño importantes en otras áreas de las ciencias como la física, la biología, ciencias de los materiales, entre otros.

INTRODUCCIÓN

Cuando se habla de “química computacional” inmediatamente se piensa en el uso de supercomputadores y programas inteligentes que ayudan al investigador a encontrar una respuesta sobre un problema relacionado con la química experimental [1]. Pero no todo es tan sencillo desde el mismo concepto, si se revisa la definición de química computacional se encuentra que muchos autores la definen como la capacidad de “predicción” de propiedades químicas y físicas de sistemas atómicos o moleculares a través de programas especializados, pero el término predicción no es coherente en las ciencias exactas. Es aquí donde se debe revisar otras definiciones cambiando la incerteza de la predicción por la habilidad de “computar”, “calcular” o “estimar” dichas propiedades [2]. Estos debates siempre han sido parte de la historia de la química al definir una nueva área, por ejemplo, la fina línea que existe entre la definición de la química orgánica e inorgánica.

En la actualidad la química computacional es muy importante para el desarrollo y el descubrimiento de nuevas propiedades químicas, como por ejemplo el recientemente descubierto “enlace vibracional” [3], el diseño y descubrimiento de medicamentos [4], el estudio de mecanismos de reacciones químicas [5], la estimación de propiedades termodinámicas [6] y la energía de correlación electrónica de extensos y complejos sistemas moleculares de tipo orgánico [7], la simulación de sistemas biológicos [8], e inclusive aporta información para el entendimiento de la evolución química del uni-verso [9].